分解两个矩阵的和

计算科学 线性代数 矩阵分解
2021-12-09 01:27:33

给定

Ai=B+Ci
在哪里Ai,BCi,i=1,,N是大方阵,B是对称的,Ci对于对角线上的方块,除了零矩阵。

我想考虑Ai,最好但不一定由LU分解,但我不想重复这样做N次,如N可能很大。有没有办法做到这一点?

2个回答

的结构Ci给人一种希望Ci可以说是低秩更新如果是这样的话(方块的大小远小于矩阵的大小B),可以将经典方法应用于基于 Sherman-Morrison-Woodbury 恒等式的低秩更新。

虽然更新 LU 分解不是最简单的任务(所需的旋转可能对执行的修改很敏感),但它当然是可能的。首先,您可能想阅读 Golub 中 QR 的经典低等级更新部分,Van Loan(第 2 版第 12.6 节)。然后,继续进行复杂的更新PA=LU因式分解。

注意,由于B是对称的,任何时候都可以利用 Cholesky 分解Ci也是对称的。

然而,如果Ci不是(足够)低等级,我认为这里的任何储蓄都没有太大希望。

  • 如果你打算解决Aix=fi,另一种选择是使用 Krylov 迭代求解器(如 GMRES)B作为预处理器和B1fi作为起始向量。那么你可以证明所有的残差都属于Ci. 迭代将在以下范围内执行Ci(这减少了向量的维数N降到Ci)。
  • 有关 GMRES 的参考,您可以查看 Heikkola, Rossi, Toivanen 的第 4.2 节,“三维亥姆霍兹方程的平行虚拟域方法”,SISC,卷。24,第 1567-1588 页(2003 年)。
  • 最后,您可以在每一步回收 Krylov 子空间i, 只要Ci+1fi+1相对“接近”Cifi.